(57)【要約】  高速のイオン交換を受けるガラスが提供される。このガラスは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及び、いくつかの実施形態では、ＭｇＯ及びＺｎＯの少なくとも１つを含む。例えば、ガラスは、溶融したＫＮＯ３塩浴中で、約３７０℃〜約３９０℃の範囲の温度で１時間未満イオン交換されて、約４５マイクロメートル超、又は約０．０５ｔ〜約０．２２ｔの範囲の（ここで、ｔはガラスの厚さである）、表面圧縮層の深さを達成しうる。ガラスは、フュージョン形成可能であり、いくつかの実施形態において、ジルコンと適合する。
2019502639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約５６モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２；
Ａｌ２Ｏ３；
約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５；
Ｎａ２Ｏ；
約１モル％超のＫ２Ｏ；及び
ＺｎＯ
を含み、
（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである、
ガラス。
【請求項２】
ＳｉＯ２；
Ｎａ２Ｏ；
約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５；
約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；
約１モル％超のＫ２Ｏ；及び
０モル％のＢ２Ｏ３
を含み、
（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである、
ガラス。
【請求項３】
前記ガラスが、少なくとも約９２×１０−７℃−１の熱膨張係数を有する、及び／又は
前記ガラスが、該ガラスの表面から少なくとも約４５μｍの圧縮深さまで延在する圧縮層を有し、
以下の少なくとも１つを特徴とする：
前記圧縮深さが約４５μｍ〜約２００μｍの範囲内である、
前記ガラスが厚さｔを有し、前記圧縮深さが約０．２２ｔ以下である、及び
前記圧縮層が少なくとも約５００ＭＰａの圧縮応力を有する、
請求項１又は２に記載のガラス。
【請求項４】
前記ガラスが、液相温度ＴＬ、１６０ｋＰにおける温度Ｔ１６０ｋＰ、３５ｋＰにおける温度Ｔ３５ｋＰ、及びジルコン破壊温度Ｔ破壊を有し、ＴＬ＜Ｔ１６０ｋＰであり、Ｔ破壊＞Ｔ３５ｋＰであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス。
【請求項５】
約５７モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２；
約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；
約１３モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ；及び
約１モル％超〜約５モル％のＫ２Ｏ
を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガラス。
【請求項６】
前記ガラスが約１モル％未満のＭｇＯをさらに含む、
Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏが約１８モル％未満である、又は
前記ガラスがリチウムを実質的に含まない
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス。
【請求項７】
前面、背面及び側面を有する筐体；
前記筐体に対して少なくとも部分的に内部に提供される電気部品であって、少なくとも、コントローラ、メモリ、及び筐体の前面に又はそれに隣接して提供されるディスプレイを有する、電気部品；及び
前記ディスプレイ上に配置された、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラス
を含むことを特徴とする、家庭用電化製品。
【請求項８】
ガラスをイオン交換する方法であって、
イオン交換浴中で最大１時間に亘って前記ガラスをイオン交換し、イオン交換された前記ガラスを形成する工程を含み、
前記イオン交換浴は、ＫＮＯ３を含みかつ約３７０℃〜３９０℃の範囲の温度であり、
前記ガラスは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、及びＫ２Ｏを含み、
（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯであり、
前記イオン交換されたガラスは、圧縮応力下にある層を含み、該層は、前記イオン交換されたガラスの表面から少なくとも約４５μｍの圧縮深さまで延在する、
方法。
【請求項９】
以下の少なくとも１つを特徴とする：
前記圧縮深さが約４５μｍ〜約２００μｍの範囲内である、
前記圧縮応力が少なくとも約５００ＭＰａである、及び
前記ガラスが厚さｔを有し、前記圧縮深さが約０．２２ｔ以下である、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガラスが、請求項１〜６のいずれか一項に記載のガラスであることを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１５年１２月１７日出願の米国仮特許出願第６２／２６８，６５９号の米国法典第３５編特許法第１１９条に基づく優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、イオン交換可能なアルカリアルミノシリケートガラスに関する。より詳細には、本開示は、高速のイオン交換を受けるアルカリアルミノシリケートガラスに関する。
【背景技術】
【０００３】
落下試験（すなわち、規定の高さからガラスを落下させる）中の損傷に対する化学的に強化されたガラスの耐性は、化学的強化により達成される表面圧縮層の深さにより影響を受けることが知られている。現在までのところ、ガラスは、生じた中央張力がそれを超えると遅れ破壊（ｄｅｌａｙｅｄ  ｆａｉｌｕｒｅ）が生じる限界を超えない程度まで化学的に強化される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、いくつかのガラス組成物について、中央張力の増加と共に機械的特性が増加することも分かった。極めて脆弱なガラスは、遅れ破壊が生じることなく自然に破損する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
高い拡散率を示し高速のイオン交換を受けるガラスが提供される。これらのガラスは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及び、いくつかの実施形態では、ＭｇＯ及びＺｎＯの少なくとも１つを含む。例えば、ガラスは、溶融したＫＮＯ３塩浴中で、約３７０℃〜約３９０℃の範囲の温度で１時間未満イオン交換されて、約４５マイクロメートル超、又は約０．０５ｔ〜約０．２２ｔの範囲の（ここで、ｔはガラスの厚さである）、表面圧縮層の深さを達成しうる。ガラスは、フュージョン形成可能であり（すなわち、液相温度が１６０ｋＰ温度未満である）、かつ、いくつかの実施形態において、ジルコンと適合する（すなわち、ジルコン破壊温度がガラスの３５ｋＰ温度より高い）。
【０００６】
したがって、本開示の１つの態様は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及び必要に応じてＭｇＯ及びＺｎＯの少なくとも１つを含み、（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである、ガラスを提供するものである。
【０００７】
本開示の別の態様は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及び必要に応じてＭｇＯ及びＺｎＯの少なくとも１つを含み、（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである、イオン交換されたガラスを提供するものである。
【０００８】
本開示の別の態様は、ガラスをイオン交換する方法を提供するものである。この方法は、以下の工程を含む：ガラスを、ＫＮＯ３を含むイオン交換浴中で、約３７０℃〜約３９０℃の範囲の温度で最大１時間に亘りイオン交換する。ガラスは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及び必要に応じて少なくとも１つのアルカリ土類酸化物及びＺｎＯを含み、（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである。イオン交換されたガラスは、圧縮応力下にあり、ガラスの表面から少なくとも約４５μｍの圧縮深さまで延在する、層を有する。
【０００９】
本開示の第１の態様によれば、ガラスが提供される。ガラスは、約５６モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２；Ａｌ２Ｏ３；約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５；Ｎａ２Ｏ；約１モル％超のＫ２Ｏ；及びＺｎＯを含み、（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである。
【００１０】
本開示の第２の態様によれば、ガラスが少なくとも約９２×１０−７℃−１の熱膨張係数を有する、第１の態様のガラスが提供される。
【００１１】
本開示の第３の態様によれば、ガラスがガラスの表面から少なくとも約４５μｍの圧縮深さまで延在する圧縮層を有する、第１又は第２の態様のガラスが提供される。
【００１２】
本開示の第４の態様によれば、圧縮深さが約４５μｍ〜約２００μｍの範囲内である、第３の態様のガラスが提供される。
【００１３】
本開示の第５の態様によれば、ガラスが厚さｔを有し、圧縮深さが約０．２２ｔ以下である、第３又は第４の態様のガラスが提供される。
【００１４】
本開示の第６の態様によれば、圧縮層が少なくとも約５００ＭＰａの圧縮応力を有する、第３から第５のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００１５】
本開示の第７の態様によれば、ガラスがＫＮＯ３を含むイオン交換浴中で約３７０℃〜約３９０℃の範囲の温度で最大１時間に亘りイオン交換される、第３から第６のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００１６】
本開示の第８の態様によれば、ガラスが、液相温度ＴＬ、１６０ｋＰにおける温度Ｔ１６０ｋＰ、３５ｋＰにおける温度Ｔ３５ｋＰ、及びジルコン破壊温度Ｔ破壊を有し、ＴＬ＜Ｔ１６０ｋＰであり、Ｔ破壊＞Ｔ３５ｋＰである、第１から第７のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００１７】
本開示の第９の態様によれば、ガラスが、約５７モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２；約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；約１３モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ；及び約１モル％超〜約５モル％のＫ２Ｏを含む、第１から第８のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００１８】
本開示の第１０の態様によれば、約１モル％未満のＭｇＯをさらに含む、第１から第９の態様のガラスが提供される。
【００１９】
本開示の第１１の態様によれば、ガラスが６０モル％超のＳｉＯ２を含む、第１から第１０のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００２０】
本開示の第１２の態様によれば、Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏが約１８モル％未満である、第１から第１１のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００２１】
本開示の第１３の態様によれば、ガラスがＭｇＯを実質的に含まない、第１から第１２のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００２２】
本開示の第１４の態様によれば、ガラスがＢ２Ｏ３及びリチウムの少なくとも１つを実質的に含まない、第１から第１３のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００２３】
本開示の第１５の態様によれば、第１から第１４のいずれかの態様のガラスを含むイオン交換されたガラスが提供される。
【００２４】
本開示の第１６の態様によれば、以下を含む家庭用電化製品が提供される：前面、背面及び側面を有する筐体；筐体に対して少なくとも部分的に内部に提供される電気部品であって、少なくとも、コントローラ、メモリ、及び筐体の前面に又はそれに隣接して提供されるディスプレイを有する、電気部品；及び、ディスプレイ上に配置された、第１から第１５のいずれかの態様のガラス。
【００２５】
本開示の第１７の態様によれば、ガラスが提供される。ガラスは、ＳｉＯ２；Ｎａ２Ｏ；約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５；約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；約１モル％超のＫ２Ｏ；及び０モル％のＢ２Ｏ３を含み、（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである。
【００２６】
本開示の第１８の態様によれば、ガラスが少なくとも約９２×１０−７℃−１の熱膨張係数を有する、第１７の態様のガラスが提供される。
【００２７】
本開示の第１９の態様によれば、ガラスがガラスの表面から少なくとも約４５μｍの圧縮深さまで延在する圧縮層を有する、第１７又は第１８の態様のガラスが提供される。
【００２８】
本開示の第２０の態様によれば、圧縮深さが約４５μｍ〜約２００μｍの範囲内である、第１９の態様のガラスが提供される。
【００２９】
本開示の第２１の態様によれば、ガラスが厚さｔを有し、圧縮深さが約０．２２ｔ以下である、第１９又は第２０の態様のガラスが提供される。
【００３０】
本開示の第２２の態様によれば、圧縮層が少なくとも約５００ＭＰａの圧縮応力を有する、第１９から第２１のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００３１】
本開示の第２３の態様によれば、ガラスがＫＮＯ３を含むイオン交換浴中で約３７０℃〜約３９０℃の範囲の温度で最大１時間に亘りイオン交換される、第１９から第２２のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００３２】
本開示の第２４の態様によれば、ガラスが、液相温度ＴＬ、１６０ｋＰにおける温度Ｔ１６０ｋＰ、３５ｋＰにおける温度Ｔ３５ｋＰ、及びジルコン破壊温度Ｔ破壊を有し、ＴＬ＜Ｔ１６０ｋＰであり、Ｔ破壊＞Ｔ３５ｋＰである、第１７から第２３のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００３３】
本開示の第２５の態様によれば、ガラスが約５６モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２を含む、第１７から第２４のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００３４】
本開示の第２６の態様によれば、ガラスが約１３モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏを含む、第１７から第２５のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００３５】
本開示の第２７の態様によれば、ガラスが、約５７モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２；約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；約１３モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ；及び約１モル％超〜約５モル％のＫ２Ｏを含む、第１７から第２６のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００３６】
本開示の第２８の態様によれば、約１モル％未満のＭｇＯをさらに含む、第１７から第２７のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００３７】
本開示の第２９の態様によれば、ガラスが６０モル％超のＳｉＯ２を含む、第１７から第２８のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００３８】
本開示の第３０の態様によれば、Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏが約１８モル％未満である、第１７から第２９のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００３９】
本開示の第３１の態様によれば、ガラスがＭｇＯを実質的に含まない、第１７から第３０のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００４０】
本開示の第３２の態様によれば、ガラスがリチウムを実質的に含まない、第１７から第３１のいずれかの態様のガラスが提供される。
【００４１】
本開示の第３３の態様によれば、第１７から第３２のいずれかの態様のガラスを含むイオン交換されたガラスが提供される。
【００４２】
本開示の第３４の態様によれば、以下を含む家庭用電化製品が提供される：前面、背面及び側面を有する筐体；筐体に対して少なくとも部分的に内部に提供される電気部品であって、少なくとも、コントローラ、メモリ、及び筐体の前面に又はそれに隣接して提供されるディスプレイを有する、電気部品；及び、ディスプレイ上に配置された、第１７から第３３のいずれかの態様のガラス。
【００４３】
本開示の第３５の態様によれば、ガラスをイオン交換する方法が提供される。この方法は、イオン交換浴中で最大１時間に亘ってガラスをイオン交換し、イオン交換されたガラスを形成する工程を含み、イオン交換浴は、ＫＮＯ３を含みかつ約３７０℃〜３９０℃の範囲内の温度であり、ガラスは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏを含み、
（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯであり、イオン交換されたガラスは、圧縮応力下にある層を含み、この層は、イオン交換されたガラスの表面から少なくとも約４５μｍの圧縮深さまで延在する。
【００４４】
本開示の第３６の態様によれば、圧縮深さが約４５μｍ〜約２００μｍの範囲内である、第３５の態様の方法が提供される。
【００４５】
本開示の第３７の態様によれば、圧縮応力が少なくとも約５００ＭＰａである、第３５又は第３６の態様の方法が提供される。
【００４６】
本開示の第３８の態様によれば、ガラスが厚さｔを有し、圧縮深さが約０．２２ｔ以下である、第３５から第３７のいずれかの態様の方法が提供される。
【００４７】
本開示の第３９の態様によれば、ガラスが、約５６モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２；約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５；Ａｌ２Ｏ３；Ｎａ２Ｏ；約１モル％超のＫ２Ｏ；及びＺｎＯを含む、第３５から第３８のいずれかの態様の方法が提供される。
【００４８】
本開示の第４０の態様によれば、ガラスが、ＳｉＯ２；Ｎａ２Ｏ；約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５；約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；約１モル％超のＫ２Ｏ；及び０モル％のＢ２Ｏ３を含む、第３５から第３８のいずれかの態様の方法が提供される。
【００４９】
本開示の第４１の態様によれば、ガラスが６０モル％超のＳｉＯ２を含む、第３５から第４０のいずれかの態様の方法が提供される。
【００５０】
本開示の第４２の態様によれば、約１モル％未満のＭｇＯをさらに含む、第３５から第４１の態様の方法が提供される。
【００５１】
本開示の第４３の態様によれば、Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏが約１８モル％未満である、第３５から第４２のいずれかの態様の方法が提供される。
【００５２】
本開示の第４４の態様によれば、イオン交換されたガラスが少なくとも約１３モル％のＡｌ２Ｏ３を含む、第３５から第４３のいずれかの態様の方法が提供される。
【００５３】
本開示のこれらの及び他の態様、利点、及び特徴は、以下の詳細な説明、添付の図面、及び添付の請求項から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】イオン交換されたガラスシートの概略断面図
【図２Ａ】本明細書に開示される任意のガラスを含む例示的な電子装置の平面図
【図２Ｂ】図２Ａの例示的な電子装置の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下の説明では、図面に示された複数の視野に亘り、同様の参照記号は、同様の又は対応する部分を指す。また、そうでないことが明記されていない限り、「「上部（ｔｏｐ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「外側（ｏｕｔｗａｒｄ）」、「内側（ｉｎｗａｒｄ）」等の用語は、便宜上の単語であり、限定的な用語として解釈されるものではないことも理解されたい。あるグループが、複数の要素のグループのうちの少なくとも１つ及びその組合せを含むものとして記載されている場合は常に、上記グループは、列挙されているこれらの要素のうちの、独立した又は互いに組み合わされたいずれの個数の要素を含むか、本質的にこれらからなるか、又はこれらからなってよいものと理解される。同様に、あるグループが、複数の要素のグループのうちの少なくとも１つ又はその組合せからなるものとして記載されている場合は常に、上記グループは、列挙されているこれらの要素のうちの、独立した又は互いに組み合わされたいずれの個数の要素からなってよいものと理解される。そうでないことが明記されていない限り、値の範囲が列挙されている場合、これは、その範囲の上限及び下限の両方、並びにそれらの間の任意の範囲を含む。本明細書で用いられる場合、名詞は、そうでないことが明記されていない限り、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」の対象を指す。本明細書及び図面に開示されるさまざまの特徴は、任意の及びあらゆる組合せで使用できることもまた理解される。
【００５６】
本明細書において使用される場合、「ガラス物品（ｇｌａｓｓ  ａｒｔｉｃｌｅ）」及び「複数のガラス物品（ｇｌａｓｓ  ａｒｔｉｃｌｅｓ）」なる用語は、全体又は一部がガラス製の任意の対象を含むよう、その最も広い意味で使用される。そうでないことが明記されていない限り、全ての組成はモルパーセント（モル％）で表される。熱膨張係数（ＣＴＥ）は、１０−７／℃で表され、またそうでないことが明記されていない限り、ＡＳＴＭ  Ｅ２２８−１１に従ってプッシュ・ロッド膨張計を用いて約２０℃〜約３００℃の温度範囲に亘って測定された値を表す。
【００５７】
本明細書において使用される場合、「液相温度」又は「ＴＬ」なる用語は、溶融ガラスが溶融温度から冷却される際に結晶が最初に表れる温度、又は、温度が室温から上昇して最後に結晶が融解する温度を称する。ガラスの液相温度は、「勾配炉法によるガラスの液相温度の測定のための標準的技法」というタイトルのＡＳＴＭ  Ｃ８２９−８１（２０１５）に従って測定される。本明細書において使用される場合、「１６０ｋＰ温度」又は「Ｔ１６０ｋＰ」なる用語は、ガラス又はガラス溶融物が１６０，０００ポアズ（Ｐ）又は１６０キロポアズ（ｋＰ）の粘度を有する温度を称する。本明細書において使用される場合、「３５ｋＰ温度」又は「Ｔ３５ｋＰ」なる用語は、ガラス又はガラス溶融物が３５，０００ポアズ（Ｐ）又は３５キロポアズ（ｋＰ）の粘度を有する温度を称する。Ｔ１６０ｋＰ及びＴ３５ｋＰは、「軟化点を超えるガラスの粘度を測定するための標準的技法」というタイトルのＡＳＴＭ  Ｃ９６５−９６（２０１２）に従って測定されてもよい。
【００５８】
「略、実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」及び「約（ａｂｏｕｔ）」なる用語は、本明細書において、任意の量的比較、値、測定値又は他の表現に属し得る、不確定性の固有の度合いを表すために利用できることに留意されたい。これらの用語はまた、本明細書において、ある量的表現が、問題とされている主題の基本的な機能に変化をもたらすことなく、明記された基準値から変動し得る度合いを表すためにも利用される。従って、「ＭｇＯを実質的に含まない」ガラスは、例えば、ＭｇＯがガラス中に積極的には添加又はバッチ化されないものの、汚染物質としてごく少量だけ（例えば、≦０．０１モル％）存在し得るガラスである。
【００５９】
圧縮応力及び圧縮深さ（ＤＯＣ）は、当該技術において既知の手段を用いて測定される。圧縮応力（表面ＣＳを含む）は、Ｏｒｉｈｉｒａ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（日本）により製造されるＦＳＭ−６０００のような市販の機器を用いた表面応力の計測器（ＦＳＭ）により測定される。表面応力の測定は、応力光係数（ＳＯＣ）の正確な測定によるものであり、これはガラスの複屈折に関連する。ＳＯＣは、その内容が全体に亘って参照により本出願に援用される、「ガラス応力光係数の測定のための標準的試験方法」というタイトルのＡＳＴＭ規格Ｃ７７０‐１６に記載される手順Ｃ（ガラスディスク法）に従って測定される。
【００６０】
本明細書において使用される場合、ＤＯＣは、本明細書に記載される化学的に強化されたアルカリアルミノシリケートガラス物品中の応力が、圧縮から引張に変化する深さを意味する。ＤＯＣは、イオン交換処理に依存して、ＦＳＭ又は散乱光偏光器（ＳＣＡＬＰ）により測定してもよい。ガラス物品中の応力がガラス物品中へのカリウムイオンの交換により生じる場合、ＦＳＭを用いてＤＯＣを測定する。応力がガラス物品中へのナトリウムイオンの交換により生じる場合、ＳＣＡＬＰを用いてＤＯＣを測定する。ガラス物品中の応力がガラス中へのカリウム及びナトリウムの両方のイオンの交換により生じる場合、ＤＯＣはＳＣＡＬＰにより測定される、なぜならば、ナトリウムの交換深さはＤＯＣを示し、カリウムイオンの交換深さは、圧縮応力の大きさにおける変化（圧縮から引張への応力における変化ではなく）を示すからである；そのようなガラス物品中のカリウムイオンの交換深さは、ＦＳＭにより測定される。
【００６１】
反射式ニアフィールド（ＲＮＦ）法又はＳＣＡＬＰを用いて、応力プロファイルを測定してもよい。ＲＮＦ法を用いて応力プロファイルを測定する場合、ＳＣＡＬＰにより提供される最大ＣＴ値を、ＲＮＦ法において利用する。特に、ＲＮＦにより測定された応力プロファイルは、ＳＣＡＬＰ測定により提供される最大ＣＴ値に対して力平衡及び校正される。ＲＮＦ法は、その全体が参照により本出願に援用される、「ガラスサンプルのプロファイル特性を測定するためのシステム及び方法」というタイトルの米国特許第８，８５４，６２３号に記載される。特に、ＲＮＦ法は、ガラス物品を対比試験片に隣接して配置する工程、１Ｈｚ〜５０Ｈｚの速度において直交偏波間でスイッチされる偏光スイッチ光ビームを生成する工程、偏光スイッチ光ビームにおけるパワーの量を測定する工程、及び偏光スイッチ基準シグナルを生成する工程、を含み、各直交偏波中のパワーの測定量は、互いの５０％以内である。この方法はさらに、ガラスサンプル中に異なる深さについてガラスサンプル及び対比試験片を通して偏光スイッチ光ビームを伝送する工程、次いで、リレー光学システムを用いて伝送された偏光スイッチ光ビームをシグナル光検出器へリレーする工程を含み、シグナル光検出器は、偏光スイッチ検出器シグナルを生成する。この方法はまた、基準シグナルによって検出器シグナルを除算し、正規化された検出器シグナルを形成する工程、及び正規化された検出器シグナルからガラスサンプルのプロファイル特性を特定する工程を含む。
【００６２】
応力プロファイルは、その内容が参照によりその全体が本出願に援用される、米国特許第９，１４０，５４３号に教示される逆Ｗｅｎｔｚｅｌ−Ｋｒａｍｅｒｓ−Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ（ＩＷＫＢ）法を用いることにより、ＴＭ及びＴＥ偏光について結合光学モードのスペクトルから測定されてもよい。
【００６３】
図面全体及び特に図１を参照すると、これらの図は特定の実施形態を説明する目的のものであり、本開示又は本開示に添付の請求項を制限することを意図したものではないことが理解されるだろう。これらの図面は必ずしも正確な縮尺ではなく、明瞭さ及び簡潔さのために、図面の特定の特徴及び特定の視野を、縮尺に関して誇張して、又は概略的に示す場合がある。
【００６４】
本明細書には、同様のガラスよりも早い速度においてＮａ＋イオンのＫ＋イオンへのイオン交換を受けることが可能なイオン交換可能ガラスが記載される。これらのガラスは、Ｐ２Ｏ５及びＫ２Ｏを含み、イオン交換温度において非常に高い拡散速度を有する。高速のＫ＋拡散率及びＮａ＋のＫ＋へのイオン交換によって、イオン交換中に生じる応力緩和を少なくして深い圧縮深さ（ＤＯＣ）の達成が可能となる。
【００６５】
本明細書に記載されるガラスは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、及び必要に応じてＺｎＯ及び／又は少なくとも１つのアルカリ土類酸化物Ｒ’Ｏを含み、（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである。いくつかの実施形態において、ガラスは、約５６モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２（すなわち、５６モル％≦ＳｉＯ２≦６７モル％）；約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３（すなわち、９モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１８モル％）；約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５（すなわち、４モル％≦Ｐ２Ｏ５≦８モル％）；約１３モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ（すなわち、１３モル％≦Ｎａ２Ｏ≦１６モル％）；及び約１モル％超〜約５モル％のＫ２Ｏ（すなわち、１モル％＜Ｋ２Ｏ≦５モル％）から実質的になる、又はそれらを含む。特定の実施形態において、ガラスは、約６０モル％〜約６５モル％のＳｉＯ２（すなわち、６０モル％≦ＳｉＯ２≦６５モル％）；約１０モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３（すなわち、１０モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１５モル％）；約４モル％〜約７モル％のＰ２Ｏ５（すなわち、４モル％≦Ｐ２Ｏ５≦７モル％）；約１３モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ（すなわち、１３モル％≦Ｎａ２Ｏ≦１６モル％）；及び約１モル％超〜約５モル％のＫ２Ｏ（すなわち、１モル％＜Ｋ２Ｏ≦５モル％）から実質的になる、又はそれらを含む。
【００６６】
いくつかの実施形態において、ガラスは、ＭｇＯを実質的に含まない。いくつかの実施形態において、ガラスは、Ｂ２Ｏ３、リチウム、Ｌｉ２Ｏの少なくとも１つを実質的に含まない。これらのガラスの非限定的な実施例の組成、歪み点、アニール点、及び軟化点が表１に列挙される。
【００６７】
シリカ（ＳｉＯ２）は、本明細書に記載されるガラス中の主要なネットワーク形成要素である。いくつかの実施形態において、これらのガラスは、約５６モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２を含む。特定の実施形態において、ガラスは、約５８モル％又は約６０モル％〜約６５モル％のＳｉＯ２を含む。
【００６８】
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）は、主としてイオン交換を促進する。さらに、Ａｌ２Ｏ３は、相分離を抑制する。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるガラスは、約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。他の実施形態において、これらのガラスは、１０モル％〜約１７モル％のＡｌ２Ｏ３を含む。
【００６９】
アルカリ金属酸化物であるＮａ２Ｏ及びＫ２Ｏの存在により、ガラスのＣＴＥが増加する。Ｋ２Ｏはまた、ガラスと溶融塩イオン交換浴との間のＮａ＋−Ｋ＋拡散の増加に非常に有効であり、Ｎａ２Ｏに続きＣＴＥの増加において主要な役割を果たす。しかしながら、Ｋ２Ｏの存在は、ガラスがイオン交換される際の圧縮応力を低下させ、ガラス溶融物の存在下でジルコンが破壊する（Ｔ破壊）温度を低下させる傾向がある。本明細書に記載されるガラスは、いくつかの実施形態において、約１モル％超のＫ２Ｏを含む。いくつかの実施形態において、ガラスは、約１モル％超〜約５モル％のＫ２Ｏを含み、他の実施形態において、約２モル％〜約５モル％のＫ２Ｏを含む。ガラス中のＮａ２Ｏの存在により、ガラスのイオン交換性が増強される。いくつかの実施形態において、ガラスは、約１３モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏを含む。いくつかの実施形態において、ガラスはさらに、他のアルカリ金属酸化物（Ｌｉ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ）を含むが、これらの酸化物はイオン交換を阻害せず、したがってイオン交換ガラス中の圧縮応力が低下する、又は比較的高価である。いくつかの実施形態において、ガラスは約１．５モル％未満のＬｉ２Ｏを含み、特定の実施形態において、Ｌｉ２Ｏを含まない又は実質的に含まない。
【００７０】
亜鉛酸化物又はアルカリ土類酸化物ＭｇＯは、イオン交換されたガラス中の表面圧縮応力を増加させる。しかしながら、ＭｇＯは、ガラスの熱膨張係数を低下させる傾向にある。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるガラスは、最大１約モル％のＭｇＯ及びＺｎＯを含む（すなわち、ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦１モル％）、又は最大約０．１モル％のＭｇＯ及びＺｎＯを含む（すなわち、ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦０．１モル％）、又は最大約０．０１モル％のＭｇＯ及びＺｎＯを含む（すなわち、ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦０．０１モル％）。特定の実施形態において、ガラスは、ＭｇＯ及び／又はＺｎＯを含まない又は実質的に含まない。ＣａＯは、イオン交換を阻害し、ガラスのＣＴＥを低下させる傾向にある。したがって、ガラスは、ＣａＯ並びにＳｒＯ及びＢａＯを含まなくてもよい。
【００７１】
本明細書に記載されるガラスは、（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯであることによって特徴付けられる。この関係は、ガラスが迅速なイオン交換を受けることができることに、少なくとも一部、寄与する。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるガラス中のアルカリ金属酸化物（Ｒ２Ｏ）及びＺｎＯ及びアルカリ土類酸化物（Ｒ’Ｏ）の総量は、約１８モル％未満である（すなわち、Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏ＜１８モル％）。
【００７２】
ガラス中のＰ２Ｏ５の存在により、例えばＫ＋のような、特定のカチオンの拡散率を増加することによってガラスのイオン交換が促進される。さらに、Ｐ２Ｏ５は、ガラス溶融物の存在下でジルコンが破壊する温度（Ｔ破壊）を増加する傾向にある。いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるガラスは、約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５、及び特定の実施形態において、約４モル％〜約７モル％のＰ２Ｏ５を含む。
【００７３】
本明細書に記載されるガラスは、少なくとも約９２×１０−７℃−１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する。他の実施形態において、ＣＴＥは少なくとも約９４×１０−７℃−１であり、さらに別の実施形態において、少なくとも約９６×１０−７℃−１である。特定の実施形態において、ＣＴＥは、約９２×１０−７℃−１〜最大約１０２×１０−７℃−１の範囲内であり、他の実施形態において、約９２×１０−７℃−１〜最大約１００×１０−７℃−１の範囲内である。表１は、本明細書に記載されるガラスの非限定的な実施例についての熱膨張係数を列挙する。
【００７４】
本明細書に記載されるガラスは、フュージョン形成可能である、すなわち、ガラスは、液相温度ＴＬを有し、これによって、ガラスはフュージョンドロー法又は当該技術において既知の他のダウンドロー法によって形成することができる。フュージョン形成可能となるために、ガラスの液相温度は、ガラスの１６０ｋＰにおける温度Ｔ１６０ｋＰ未満でなければならない（すなわち、ＴＬ＜Ｔ１６０ｋＰ）。
【００７５】
アイソパイプのようなフュージョンドロー工程で使用されるハードウェアは、しばしばジルコンから作製される。アイソパイプ中のジルコンが破壊してジルコニア及びシリカを形成する温度（「破壊温度」又は「Ｔ破壊」とも称される）が、アイソパイプ上で「見られる（ｓｅｅｎ）」又は直面する任意の温度よりも低い場合、ジルコンは破壊してシリカ及びジルコニアを形成する。その結果、フュージョンプロセスによって形成されるガラスは、ジルコニア封入体（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）（「フュージョン系ジルコニア」とも称される）を含む。したがって、ジルコンを分解しジルコニアを生成するには低すぎ、ゆえにガラス中のジルコニア欠陥の形成を阻害する温度で、ガラスを形成することが所望である。あるいは、アイソパイプは、アルミナのような他の耐火性材料で作製されてもよく、これによって、フュージョンドロー工程における要因としてのジルコンの破壊が解消される。
【００７６】
フュージョンは、実質的に等粘性プロセスであり、ガラスにより見られる最高温度が、ガラスの特定の粘度に対応する。当該技術において既知のこれらの標準的なフュージョンドローオペレーションにおいて、この粘度は約３５ｋＰであり、この粘度に到達する温度は、３５ｋＰ温度又はＴ３５ｋＰと称される。表２は、表１に列挙される選択された実施例について、密度、ＴＬ、Ｔ１６０ＫＰ、Ｔ３５ｋＰ、及びＴ破壊を列挙する。
【００７７】
いくつかの実施形態において、本明細書に記載されるガラスは、当該技術において既知の手段を用いてイオン交換される。ある非限定的な実施例において、ガラス中に存在するＮａ＋カチオンよりも大きい、例えばＫ＋のようなアルカリ金属カチオンを含む溶融塩浴中にガラスを浸漬する。ガラスのイオン交換のために、溶融塩浴中での浸漬以外の手段を用いてもよい。このような手段は、ガラスの少なくとも１つの表面に、ガラス中に導入されることになるカチオンを含有するペースト又はゲルを塗布することを含むが、これに限定されない。
【００７８】
イオン交換されたガラスは、図１に概略図で示すように、圧縮応力（ＣＳ）下にある少なくとも１つの表面層を有する。ガラス１００は、厚さｔ、第１の表面１１０及び第２の表面１１２を有する。いくつかの実施形態では、ガラス１００は最大約２ｍｍ、及びその全ての範囲及び部分的範囲を含み、例えば、約０．１ｍｍ〜約２ｍｍ、最大約１ｍｍ、最大０．７ｍｍ、又は最大約０．５ｍｍの厚さｔを有する。ガラス１００は、第１の表面１１０からガラス物品１００の塊中に圧縮深さｄ１まで延在する圧縮応力下の第１の層１２０（「圧縮層」）を有する。図１に示す実施形態では、ガラス１００はまた、第２の表面１１２から第２の圧縮深さｄ２まで延在する圧縮応力下の第２の圧縮層１２２を有する。ガラス１００はまた、ｄ１からｄ２まで延在する中央領域１３０を有する。中央領域１３０は、引張応力又は中央張力下にあり、これは層１２０及び１２２の圧縮応力と平衡するか又は反作用する。第１及び第２の圧縮層１２０、１２２の圧縮深さｄ１、ｄ２は、ガラス１００の第１及び第２の表面１１０、１１２への急峻な衝撃によって導入される傷の伝播からガラス１００を保護し、その一方で、第１及び第２の圧縮層１２０、１２２内の圧縮応力の大きさは、第１及び第２の圧縮層１２０、１２２の深さｄ１、ｄ２を通して傷が突き進む可能性を最小化する。
【００７９】
いくつかの実施形態では、本明細書に記載されるイオン交換されたガラスは、ガラスの表面から少なくとも４５μｍ、及びその全ての範囲及び部分的範囲の圧縮深さまで延在する圧縮層を有し、例えば特定の実施形態では、圧縮深さは約４５μｍ〜最大約２００μｍの範囲内である。いくつかの実施形態において、圧縮深さは、約０．０５ｔ〜約０．２２ｔの範囲内であり、いくつかの実施形態において、最大約０．２０ｔであり、ここで、ｔはマイクロメートル（μｍ）で表される厚さである。いくつかの実施形態において、圧縮応力は、表面において最大の圧縮応力を有する。いくつかの実施形態において、ガラスの圧縮層は、少なくとも５００ＭＰａの最大圧縮応力下にある。いくつかの実施形態において、最大圧縮応力は、少なくとも７００ＭＰａであり、他の実施形態において、ガラスが少なくとも約４５μｍの圧縮深さまでイオン交換される場合に少なくとも約８００ＭＰａである。表３ａは、例えば表１の実施例１−６及び４１０℃で溶融ＫＮＯ３（１００質量％ＫＮＯ３）浴中で１時間イオン交換された２つの参照／対照サンプルについて、表面応力（ＦＳＭ）測定により特定された、表面圧縮応力（ＣＳ）及び圧縮深さ（ＤＯＣ）を列挙する。表３ｂは、例えば、溶融ＫＮＯ３（１００質量％ＫＮＯ３）中でさまざまの時間及び温度でイオン交換された表１に列挙される実施例７−１２について、表面応力（ＦＳＭ）測定により特定された、表面圧縮応力（ＣＳ）及び圧縮深さ（ＤＯＣ）を列挙する。表３ｃは、表１に列挙される実施例１３−１８について測定された表面圧縮応力（ＣＳ）及び圧縮深さ（ＤＯＣ）を列挙する。表３ｃ中の実施例は、１００質量％ＫＮＯ３を含む溶融イオン交換浴中で８時間に亘り４３０℃でイオン交換された。圧縮応力（ＣＳ）及びＤＯＣは、プリズム結合技法によって収集されたＴＭ及びＴＥ偏波に関する結合光学モードのスペクトルから特定された。逆ウェンツェル・クラマース・ブリルアン（ＩＷＫＢ）法を用いて、詳細かつ正確なＴＭ及びＴＥ屈折率プロファイルｎＴＭ（ｚ）及びｎＴＥ（ｚ）がスペクトルから得られた。
【００８０】
別の態様において、ガラスをイオン交換する方法もまた提供される。この方法は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、及び必要に応じてＺｎＯ及び少なくとも１つのアルカリ土類酸化物の少なくとも１つを含むガラスを、最大１時間に亘り約３７０℃〜３９０℃の範囲の温度で、ＫＮＯ３のような、だがこれに限定されないカリウム塩を含むイオン交換浴中で、イオン交換し、ガラスの表面から少なくとも約４５μｍの圧縮深さまで延在する圧縮層を形成する工程を含み、（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである。特定の実施形態において、圧縮深さは、約４５μｍ〜最大約２００μｍの範囲内であり、他の実施形態において、最大約３００μｍである。いくつかの実施形態において、圧縮深さは、約０．０５ｔ〜約０．２２ｔの範囲内であり、いくつかの実施形態において、最大約０．２０ｔであり、ここで、ｔはマイクロメートル（μｍ）で表される厚さである。イオン交換浴は、例えばＮａＮＯ３のような他の塩を含んでもよく、あるいは、ＫＮＯ３のみを含む、又はＫＮＯ３から実質的になってもよい。イオン交換浴は、プロセスを通して約３７０℃〜３９０℃の範囲内の温度で維持される。いくつかの実施形態において、ガラスの圧縮層は、少なくとも約５００ＭＰａの圧縮応力を含む。いくつかの実施形態において、最大圧縮応力は、少なくとも約７００ＭＰａであり、他の実施形態において、少なくとも約８００ＭＰａである。
【００８１】
いくつかの実施形態において、ガラスが第１のイオン交換浴に浸漬された後に第２のイオン交換浴に浸漬される、二段階又は二重イオン交換（ＤＩＯＸ）プロセスを用いてガラスをイオン交換してもよく、第１のイオン交換浴の組成は、第２のイオン交換浴の組成と異なる。さらに、第１及び第２のイオン交換浴中の温度及び浸漬時間は、互いに異なってもよい。ＤＩＯＸプロセスを用いて、深い圧縮深さを達成し、表面において増加した最大圧縮応力又は圧縮応力「スパイク（ｓｐｉｋｅ）」を提供してもよい。ある非限定的な実施例において、ガラスは、約３０質量％のＮａＮＯ３及び約７０質量％のＫＮＯ３を含む第１浴中で約２０時間に亘り４５０℃でイオン交換され、次いで、約５質量％のＮａＮＯ３及び約９５質量％のＫＮＯ３を含む第２浴中で約１２分間に亘り約３６０℃でイオン交換される。
【００８２】
【表１−１】
2019502639.tif 000003
【００８３】
【表１−２】
2019502639.tif 000004
【００８４】
【表１−３】
2019502639.tif 000005
【００８５】
【表１−４】
2019502639.tif 000006
【００８６】
【表２−１】
2019502639.tif 000007
【００８７】
【表２−２】
2019502639.tif 000008
【００８８】
【表２−３】
2019502639.tif 000009
【００８９】
【表３ａ】
2019502639.tif 000010
【００９０】
【表３ｂ】
2019502639.tif 000011
【００９１】
【表３ｃ】
2019502639.tif 000012
【００９２】
本明細書に開示されるガラスは、別の物品、例えば、ディスプレイを有する物品（又はディスプレイ物品）（例えば、携帯電話、タブレット、コンピュータ、ナビゲーションシステム等を含む家庭用電化製品）、建築用物品、輸送用物品（例えば、自動車、電車、飛行機、船舶等）、電化製品、又は、透明性、引っかき耐性、耐摩耗性又はそれらの組合せを必要とする任意の物品に組み込んでもよい。本明細書に開示される任意のガラスを組み込む例示的な物品が、図２Ａ及び２Ｂに示される。具体的には、図２Ａ及び２Ｂは、以下を含む家庭用電化装置５１００を示す：前面５１０４、背面５１０６、及び側面５１０８を有する筐体５１０２；筐体に対して少なくとも部分的に内側に又は完全に内部に提供される電気部品（図示せず）であって、少なくとも、コントローラ、メモリ、及び筐体の前面に又はそれに隣接して提供されるディスプレイ５１１０を有する、電気部品；及び、ディスプレイ上に配置されるように、筐体の前面に又はその上に配置される、カバー基材５１１２。いくつかの実施形態において、カバー基材５１１２は、本明細書に開示される任意のガラスを含んでもよい。
【００９３】
例示を目的として典型的な実施形態を明らかにしたが、以上の説明を、本開示又は添付の請求項の範囲に対する限定であると考えるべきではない。従って、本開示又は添付の請求項の精神及び範囲から逸脱することなく、さまざまな修正、適合及び代替例が当業者に想起され得る。
【００９４】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００９５】
実施形態１
約５６モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２；
Ａｌ２Ｏ３；
約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５；
Ｎａ２Ｏ；
約１モル％超のＫ２Ｏ；及び
ＺｎＯ
を含み、
（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである、
ガラス。
【００９６】
実施形態２
ガラスが、少なくとも約９２×１０−７℃−１の熱膨張係数を有する、実施形態１に記載のガラス。
【００９７】
実施形態３
ガラスが、ガラスの表面から少なくとも約４５μｍの圧縮深さまで延在する圧縮層を有する、実施形態１又は２に記載のガラス。
【００９８】
実施形態４
圧縮深さが約４５μｍ〜約２００μｍの範囲内である、実施形態３に記載のガラス。
【００９９】
実施形態５
ガラスが厚さｔを有し、圧縮深さが約０．２２ｔ以下である、実施形態３又は４に記載のガラス。
【０１００】
実施形態６
圧縮層が少なくとも約５００ＭＰａの圧縮応力を有する、実施形態３〜５のいずれかに記載のガラス。
【０１０１】
実施形態７
ガラスが、ＫＮＯ３を含むイオン交換浴中で約３７０℃〜約３９０℃の範囲の温度で最大１時間に亘りイオン交換される、実施形態３〜６のいずれかに記載のガラス。
【０１０２】
実施形態８
ガラスが、液相温度ＴＬ、１６０ｋＰにおける温度Ｔ１６０ｋＰ、３５ｋＰにおける温度Ｔ３５ｋＰ、及びジルコン破壊温度Ｔ破壊を有し、ＴＬ＜Ｔ１６０ｋＰであり、Ｔ破壊＞Ｔ３５ｋＰである、実施形態１〜７のいずれかに記載のガラス。
【０１０３】
実施形態９
約５７モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２；
約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；
約１３モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ；及び
約１モル％超〜約５モル％のＫ２Ｏ
を含む、実施形態１〜８のいずれかに記載のガラス。
【０１０４】
実施形態１０
約１モル％未満のＭｇＯをさらに含む、実施形態１〜９のいずれかに記載のガラス。
【０１０５】
実施形態１１
ガラスが６０モル％超のＳｉＯ２を含む、実施形態１〜１０のいずれかに記載のガラス。
【０１０６】
実施形態１２
Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏが約１８モル％未満である、実施形態１〜１１のいずれかに記載のガラス。
【０１０７】
実施形態１３
ガラスがＭｇＯを実質的に含まない、実施形態１〜１２のいずれかに記載のガラス。
【０１０８】
実施形態１４
ガラスがＢ２Ｏ３及びリチウムの少なくとも１つを実質的に含まない、実施形態１〜１３のいずれかに記載のガラス。
【０１０９】
実施形態１５
実施形態１〜１４のいずれかに記載のガラスを含むイオン交換されたガラス。
【０１１０】
実施形態１６
前面、背面及び側面を有する筐体；
筐体に対して少なくとも部分的に内部に提供される電気部品であって、少なくとも、コントローラ、メモリ、及び筐体の前面に又はそれに隣接して提供されるディスプレイを有する、電気部品；及び
ディスプレイ上に配置された実施形態１〜１５のいずれかに記載のガラス、
を含む家庭用電化製品。
【０１１１】
実施形態１７
ＳｉＯ２；
Ｎａ２Ｏ；
約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５；
約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；
約１モル％超のＫ２Ｏ；及び
０モル％のＢ２Ｏ３
を含み、
（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯである、
ガラス。
【０１１２】
実施形態１８
ガラスが少なくとも約９２×１０−７℃−１の熱膨張係数を有する、実施形態１７に記載のガラス。
【０１１３】
実施形態１９
ガラスが、ガラスの表面から少なくとも約４５μｍの圧縮深さまで延在する圧縮層を有する、実施形態１７又は１８に記載のガラス。
【０１１４】
実施形態２０
圧縮深さが約４５μｍ〜約２００μｍの範囲内である、実施形態１９に記載のガラス。
【０１１５】
実施形態２１
ガラスが厚さｔを有し、圧縮深さが約０．２２ｔ以下である、実施形態１９又は２０に記載のガラス。
【０１１６】
実施形態２２
圧縮層が少なくとも約５００ＭＰａの圧縮応力を有する、実施形態１９〜２１のいずれかに記載のガラス。
【０１１７】
実施形態２３
ガラスが、ＫＮＯ３を含むイオン交換浴中で約３７０℃〜約３９０℃の範囲の温度で最大１時間に亘りイオン交換される、実施形態１９〜２２のいずれかに記載のガラス。
【０１１８】
実施形態２４
ガラスが、液相温度ＴＬ、１６０ｋＰにおける温度Ｔ１６０ｋＰ、３５ｋＰにおける温度Ｔ３５ｋＰ、及びジルコン破壊温度Ｔ破壊を有し、ＴＬ＜Ｔ１６０ｋＰであり、Ｔ破壊＞Ｔ３５ｋＰである、実施形態１７〜２３のいずれかに記載のガラス。
【０１１９】
実施形態２５
ガラスが約５６モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２を含む、実施形態１７〜２４のいずれかに記載のガラス。
【０１２０】
実施形態２６
ガラスが約１３モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏを含む、実施形態１７〜２５のいずれかに記載のガラス。
【０１２１】
実施形態２７
約５７モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２；
約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；
約１３モル％〜約１６モル％のＮａ２Ｏ；及び
約１モル％超〜約５モル％のＫ２Ｏ
を含む、実施形態１７〜２６のいずれかに記載のガラス。
【０１２２】
実施形態２８
約１モル％未満のＭｇＯをさらに含む、実施形態１７〜２７のいずれかに記載のガラス。
【０１２３】
実施形態２９
ガラスが６０モル％超のＳｉＯ２を含む、実施形態１７〜２８のいずれかに記載のガラス。
【０１２４】
実施形態３０
Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏが約１８モル％未満である、実施形態１７〜２９のいずれかに記載のガラス。
【０１２５】
実施形態３１
ガラスがＭｇＯを実質的に含まない、実施形態１７〜３０のいずれかに記載のガラス。
【０１２６】
実施形態３２
ガラスがリチウムを実質的に含まない、実施形態１７〜３１のいずれかに記載のガラス。
【０１２７】
実施形態３３
実施形態１７〜３２のいずれかに記載のガラスを含むイオン交換されたガラス。
【０１２８】
実施形態３４
前面、背面及び側面を有する筐体；
筐体に対して少なくとも部分的に内部に提供される電気部品であって、少なくとも、コントローラ、メモリ、及び筐体の前面に又はそれに隣接して提供されるディスプレイを有する、電気部品；及び
ディスプレイ上に配置された実施形態１７〜３３のいずれかに記載のガラス
を含む家庭用電化製品。
【０１２９】
実施形態３５
ガラスをイオン交換する方法であって、
イオン交換浴中で最大１時間に亘ってガラスをイオン交換し、イオン交換されたガラスを形成する工程を含み、
イオン交換浴は、ＫＮＯ３を含みかつ約３７０℃〜３９０℃の範囲の温度であり、
ガラスは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、Ｎａ２Ｏ、及びＫ２Ｏを含み、
（Ｒ２Ｏ（モル％）＋Ｒ’Ｏ（モル％））−（Ａｌ２Ｏ３（モル％）＋Ｐ２Ｏ５（モル％））＜０であり、Ｒ２Ｏ＝Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｒｂ２Ｏ＋Ｃｓ２Ｏであり、かつＲ’Ｏ＝ＺｎＯ＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯであり、
イオン交換されたガラスは、圧縮応力下にある層を含み、この層は、イオン交換されたガラスの表面から少なくとも約４５μｍの圧縮深さまで延在する、
方法。
【０１３０】
実施形態３６
圧縮深さが約４５μｍ〜約２００μｍの範囲内である、実施形態３５に記載の方法。
【０１３１】
実施形態３７
圧縮応力が少なくとも約５００ＭＰａである、実施形態３５又は３６に記載の方法。
【０１３２】
実施形態３８
ガラスが厚さｔを有し、圧縮深さが約０．２２ｔ以下である、実施形態３５〜３７のいずれかに記載の方法。
【０１３３】
実施形態３９
ガラスが、
約５６モル％〜約６７モル％のＳｉＯ２；
約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５；
Ａｌ２Ｏ３；
Ｎａ２Ｏ；
約１モル％超のＫ２Ｏ；及び
ＺｎＯ
を含む、実施形態３５〜３８のいずれかに記載の方法。
【０１３４】
実施形態４０
ガラスが、
ＳｉＯ２；
Ｎａ２Ｏ；
約４モル％〜約８モル％のＰ２Ｏ５；
約９モル％〜約１８モル％のＡｌ２Ｏ３；
約１モル％超のＫ２Ｏ；及び
０モル％のＢ２Ｏ３
を含む、実施形態３５〜３９のいずれかに記載の方法。
【０１３５】
実施形態４１
ガラスが６０モル％超のＳｉＯ２を含む、実施形態３５〜４０のいずれかに記載の方法。
【０１３６】
実施形態４２
約１モル％未満のＭｇＯをさらに含む、実施形態３５〜４１のいずれかに記載の方法。
【０１３７】
実施形態４３
Ｒ２Ｏ＋Ｒ’Ｏが約１８モル％未満である、実施形態３５〜４２のいずれかに記載の方法。
【０１３８】
実施形態４４
イオン交換されたガラスが少なくとも約１３モル％のＡｌ２Ｏ３を含む、実施形態３５〜４３のいずれかに記載の方法。
【符号の説明】
【０１３９】
１００  ガラス
１１０  第１の表面
１１２  第２の表面
１２０  第１の圧縮層
１２２  第２の圧縮層
１３０  中央領域
５１００  家庭用電化装置
５１０２  筐体
５１０４  前面
５１０６  背面
５１０８  側面
５１１０  ディスプレイ
５１１２  カバー基材
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【国際調査報告】
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